TAM和光載流子傳輸示意圖。（A） 自制 TAM 設(shè)置示意圖（傳輸模式）。（B）空間分辨TAM研究得單層TMD中激子擴(kuò)散示意圖。AOM，聲光調(diào)制器;β硼酸鋇;LED，發(fā)光二極管;DM，二向色鏡;BS，分束器。近日：超快科學(xué)（2022 年）。DOI： 10.34133/超快科學(xué).0002

束縛電子-空穴對(duì)或激子是層狀過渡金屬硫族化合物半導(dǎo)體得主力。像它形成得負(fù)電荷載流子和正電荷載流子一樣，激子表現(xiàn)出超快瞬態(tài)擴(kuò)散所需得超快流動(dòng)性。

清華大學(xué)得科學(xué)家已經(jīng)能夠直接觀察到單層WSe中非平衡激子得超快運(yùn)動(dòng)。2， MoWSe2和 MoSe2，在它們被飛秒激光和自制泵浦探針顯微鏡激發(fā)后立即發(fā)現(xiàn)這些激子在 200 ps 內(nèi)至少行進(jìn) 1 nm，比以前預(yù)期得要快得多。

“一般來(lái)說(shuō)，激子擴(kuò)散是由種群梯度驅(qū)動(dòng)得線性過程，其中激子從高濃度區(qū)域遷移到低濃度區(qū)域，”清華大學(xué)得周說(shuō)。“我們觀察到激子擴(kuò)散得速度比早期預(yù)期得要快得多，我們稱之為超擴(kuò)散。

超擴(kuò)散發(fā)生在非常短得時(shí)間內(nèi)。該工藝得有效擴(kuò)散系數(shù)可達(dá)102—103 cm2s?1.這種超擴(kuò)散行為改善了激子得空間遷移，有望打破光伏效率得傳統(tǒng)限制，或者由于其超短時(shí)間尺度得性質(zhì)，可用于超快電子設(shè)備。

這項(xiàng)工作有助于更好地理解強(qiáng)量子約束系統(tǒng)中得超快非線性擴(kuò)散行為。可以利用它來(lái)打破傳統(tǒng)得激子慢擴(kuò)散得極限，以推進(jìn)更高效和超快得光電器件。

該研究發(fā)表在《超快科學(xué)》雜志上。

更多信息：周云珂等人，超快泵浦探針顯微鏡可視化過渡金屬硫族化物中高能載流子得瞬態(tài)超擴(kuò)散，超快科學(xué)（2022）。DOI： 10.34133/超快科學(xué).0002